Усилители мощности на тетродах снова входят в моду после многих лет, на протяжении которых американские разработчики аппаратуры сосредоточивали свои усилия исключительно на создании аппаратуры на вакуумных триодах. Что касается Европы, то здесь сложилась другая ситуация, при которой тетроды никогда не сойдут со сцены. А точнее, американцы многое потеряли, не зная ничего о многочисленных разработках систем питания для тетродов, - цель этой статьи - “пролить” свет на проблему.

Широко распространено мнение о тетроде как о “триоде с ещё одной сеткой”, - экранной, которой уделяется несправедливо мало внимания. Это – большая ошибка! Экранной сетке мощного тетрода в передатчике следует уделять повышенное внимание, “удовлетворяя” присущие ей “запросы”, только в этом случае можно получить высокую линейность усиления SSB сигнала.

Измеритель тока экранной сетки покажет Вам правильно ли произведена настройка и правильно ли согласована лампа с нагрузкой, непрерывный контроль за током экранной сетки со стороны стабилизированного блока питания поможет избавиться от многих, присущих РА, проблем.

В этой статье описывается современный стабилизатор напряжения экранной сетки с устанавливаемым выходным напряжением и отличными нагрузочными (динамическими) характеристиками. Он содержит также эффективную защиту лампы, а, значит, и усилителя в целом. Возможно, многие схемные решения покажутся Вам новыми, но они уже многие годы успешно используются в Великобритании и по всей Европе.

С небольшими уточнениями, связанными с требуемыми в каждом конкретном случае напряжениями и токами экранной сетки, идеи, изложенные в статье, могут быть использованы в любом существующем РА на тетроде (тетродах), с целью улучшения его характеристик.

Начну с объяснения преимуществ стабилизации экранного напряжения, и более жёсткой, чем та, что считается в настоящее время достаточной (например, в США). Сделать такую стабилизацию не трудно, а “игра стоит свеч”.

Одной из основных причин необходимости стабилизации напряжения на экранной сетке (а, проще, - экранного напряжения) является достижение стабильности работы лампы по постоянному току. Ток экранной сетки в большинстве тетродов может быть как положительным, так и отрицательным в нормальном и ненормальном режимах, соответственно, Это предъявляет некоторые специфические требования к источнику питания экранной сетки тетрода. При нормальной работе некоторое количество электронов, летящих от катода к аноду, перехватывается экранной сеткой и поступает во внешнюю цепь питания этой сетки, образуя положительный ток экранной сетки, втекающий в лампу (Fig. 1a).

Очевидно, что электронный поток выбирает из поверхностного слоя сетки и вторичные электроны, особенно, тогда, когда анодное напряжение имеет большую величину, например, при слабой связи с нагрузкой усилителя. Электроны, покидающие экранную сетку и присоединяющиеся к основному их потоку, летящему от катода к аноду, создают отрицательный ток экранной сетки, выходящий из лампы (Fig. 1b).

Вот здесь-то и могут начаться неприятности: обратный ток экранной сетки поступает в цепь её питания, что увеличивает напряжение питания сетки. Увеличившееся напряжение питания экранной сетки приводит и к большей эмиссии вторичных электронов из сетки, что, в свою очередь, приводит к ещё большему увеличению напряжения на сетке. Процесс развивается лавинообразно и может привести к серъёзным повреждениям лампы.

Вот почему источник питания экранной сетки должен всегда быть способным “поглотить” отрицательный ток экранной сетки, чтобы не допустить увеличения экранного напряжения.

Старинный способ избежать указанной неприятности заключается в том, чтобы заставить протекать общий ток через резистор утечки (питание с делителя напряжения) (Fig. 2a), поскольку ток утечки поглощает любые изменения напряжения вызванные изменяющимся током экранной сетки.

Такая схема включения может поглощать отрицательный ток экранной сетки, но совершенно не стабилизирует напряжение.

Следующим шагом вперёд явилась стабилизация экранного напряжения с помощью газонаполненных стабилитронов, позже заменённых полупроводниковыми (Fig. 2b) и это всё, до чего дошёл прогресс к настоящему времени в деле питания экранных сеток тетродов.

Здесь полезно бросить взгляд на радикально другой способ питания (Fig. 3).

Эта схема с большим успехом использовалась компанией Collins в своём, разработанном для радиолюбительского рынка усилителе 30S-1 и также во многих других “профессиональных” усилителях.

В этих усилителях “формально” не стабилизировано ни одно напряжение питания, но имеется два сильноточных ( от слова “ток” ) отдельных источника питания: один - для анодной цепи, другой - для цепей катода / экранной сетки.

Это означает, что любое изменение тока экранной сетки поглощается намного большим изменением тока катода.

Финальную точку в деле агитации за стабилизацию экранного напряжения тетродов может поставить тот факт, что вторичная эмиссия электронов с экранной сетки тетродов с течением времени возрастает. Старые лампы без стабилизации экранного напряжения или с плохой стабилизацией могут оказаться неработоспособными, из-за эффекта, описанного выше. С очень хорошей стабилизацией экранного напряжения же, можно “выжать” из старых ламп ещё сотни часов стабильной работы на “радость победителя”.

Как отмечает ARRL Handbook (ежегодно обновляемый американский радиолюбительский справочник), выходная мощность усилителя на тетроде сильно зависит от напряжения на экранной сетке и любые динамические его флуктуации сразу сказываются на увеличении искажений усиливаемого сигнала, приводят к обогащению спектра сигнала за счёт интермодуляции. В линейном усилителе напряжение питания экранной сетки должно поддерживаться с высокой точностью во всём диапазоне токов сетки. До какой же степени следует стабилизировать экранное напряжение? Ответ частично зависит от типа используемого тетрода, но большей частью, от желания получить низкий коэффициент интермодуляции.

Традиционно радиолюбители проверяют аппаратуру на интермодуляцию в эфире, прослушивая сигнал друг у друга, также путём испытания её двухтональным сигналом. Неинструментальные проверки аппаратуры в эфире, казалось бы, дают мало, по сравнению с измерениями в условиях лаборатории при испытании двухтональным сигналом на точных приборах, но... во многих случаях, первые – намного полезнее, так как, по ним можно судить о всём усилителе в целом, включая блок питания (и в реальных условиях). По обычному двухтональному испытательному сигналу вряд ли можно судить об источнике питания. Обычно измерительная аппаратура “никогда не сдвигается с места” и в лабораторных “тепличных” условиях, даже усилитель с полностью отсутствующей стабилизацией питающих напряжений может оказаться формально “чистым от интермодуляции”. Другое дело - реальная речевая модуляция сигнала.

Если Вы располагаете современным цифровым анализатором спектра, то установите его в режим запоминания пиковых значений импульсов и, просто, поговорите в микрофон. За несколько минут на экране прибора появится очень широкий интермодуляционный спектр, так как анализатор записывает всё, включая и проскакиваюшие импульсы, так называемого, “сплэттера”. В отличие от двухтонального тестирования, “пиковое” даёт более наглядную картину появления интермодуляции высоких порядков, которая ощущается далеко от Вашего полезного сигнала и это хорошо известно Вашим соседям по диапазону (и по дому тоже).

В отличие от статического испытания двухтональным сигналом, реальный речевой осуществляет динамическое управление блоком питания в широком диапазоне аудиочастот от, примерно, 3 кГц непрерывно до частот в несколько герц. Чтобы обеспечить стабилизацию напряжения в диапазоне частот 500...3000 Гц, необходимо параллельно цепи питания экранной сетки просто установить конденсатор большой ёмкости; это самый простой способ “улучшения” результатов тестирования РА двухтональным сигналом. Но на более низких (и инфранизких) частотах конденсатор, увы, не действует.

John Nelson, GW4FRX постоянно ратует за “чистку” сигналов и является ответственным за ряд ключевых разработок в области питания тетродов, в частности, он провёл много испытаний РА на лампах 4СХ250 и 4СХ350 как “двухтональным”, так и “пиковым” способами.

Наименьшая интермодуляция была отмечена при питании экранной сетки через очень эффективный стабилизатор собственной (GW4FRX) разработки.

Результат похуже показал тот же стабилизатор с включенным последовательно резистором в 150 Ом для иммитации повышенного выходного сопротивления стабилизатора.

Наихудшие результаты (особенно по продуктам высших порядков) были получены с традиционной цепочкой из последовательно включенных стабилитронов, с параллельно включенным накопительным (развязывающим) конденсатором.

Второй главный вывод - применение улучшенной стабилизации экранного напряжения ламп(ы) РА даёт заметно меньшую интермодуляцию, чем указано в технической документации на лампы фирмы Eimac.

В эфире этот вывод был подтверждён многими британскими и другими европейскими станциями. Жесткая стабилизация экранного напряжения в РА в положительную сторону повлияет и на Вашу “эфирную” репутацию!

Следующей причиной уделения столь пристального внимания источнику питания экранной сетки является тот факт, что он может защитить от аварии весь усилитель мощности. Если что-то и случится с РА на тетродах, то это сразу отражается на токе экранной сетки.

Список неисправностей РА, которые могут быть выявлены наблюдением за током экранной сетки, включает в себя:

• неправильную настройку анодной цепи ( в том числе, П-контура);
• связь с нагрузкой (очень слабая или очень сильная);
• большой уровень входной мощности (перекачка);

отсутствие или большое изменение напряжения на аноде, экранной и управляющей сетках;

высоковольтную “дугу” (на РЧ или на постоянном токе );

различного рода утечки, прострелы и искрения и даже перегрев лампы.

Все эти неисправности, так или иначе, вызывают увеличение тока экранной сетки: положительного (прямого) или отрицательного (обратного). Используя схему защиты, описанную ниже, я более 10 лет эксплуатирую ту же пару ламп 4СХ250В, которая даёт 1 кВт выходной мощности на 432 МГц для работы через Луну (ЕМЕ ). Если бы схема не работала так хорошо и надёжно, лампы уже несколько раз пришлось бы поменять (да ещё и произвести сопутствующий ремонт РА).

Но хватит философии, надеюсь, я Вас убедил в том, что у улучшенного источника питания (стабилизатора напряжения) экранной сетки лампы РА много достоинств и перейдём к рассмотрению конкретных схем.

На Fig. 5 показана базовая схема параллельного стабилизатора напряжения, являющегося делителем напряжения с резистором R1, включенным между полюсом нестабилизированного напряжения и экранной сеткой и включенной между экранной сеткой и общим проводом электронной схемой со стабильным напряжением на ней.

Рассмотрим пути прохождения токов в параллельном стабилизаторе.

Ток, протекающий через резистор R1, всегда имеет одно и то же значение при любых условиях, что меняется, так это только часть общего тока, которая добавляется или к току экранной сетки или к току схемы стабилизации напряжения.

Нестабилизированный источник питания экранной сетки и резистор R1 должны быть рассчитаны на максимальный прямой ток этой сетки, потребляемый лампой, но этот ток должен быть ограничен, чтобы уберечь сетку от рассеивания на ней чрезмерной мощности (перегрева и разрушения).

Ток, текущий через схему стабилизации напряжения на общий провод (корпус), должен всегда быть больше, чем максимальный прямой ток экранной сетки, который когда-либо лампа “попросит”, в противном случае, при значительном увеличении тока экранной сетки, напряжение на ней уменьшится (“просядет”).

В усилителях SSB сигнала максимумы прямого и обратного тока экранной сетки могут “случиться” в самых неожиданных точках огибающей речевого сигнала. Ток экранной сетки может быть близок к нулевому в состоянии покоя (без раскачки), в некоторых тетродах с увеличением уровня раскачки, ток этой сетки сначала становится отрицательным (обратным), затем снова переходит через нулевое значение и, наконец, достигает своего положительного (прямого) пикового значения. В других тетродах ток экранной сетки имеет почти исключительно отрицательный (обратный) характер и переходит на положительный (прямой) только при больших уровнях раскачки. Эти положительные и отрицательные изменения тока могут происходить во время периода звукового колебания, т.е., очень быстро и измеритель тока экранной сетки просто за ними не успевает.

Чем же плоха цепочка последовательно включенных стабилитронов в стабилизаторе на Fig. 2b? У газонаполненных стабилитронов имеется значительное динамическое сопротивление (импеданс) – отношение изменения напряжения к изменению тока, и эти импедансы складываются при последовательном (для получения требуемого напряжения стабилизации) соединении. Часто встречающееся последовательное соединение двух VR105 и одного VR150 (итого: 560 В) имеет динамический импеданс примерно 500 Ом. К сожалению, высоковольтные полупроводниковые стабилитроны (диоды Зенера) нисколько не лучше газонаполненных и стабилизатор, выполненный на них, допускает изменение напряжения питания экранной сетки до нескольких вольт при изменении тока этой сетки в ту или иную сторону от 10 мА. Пассивные стабилизаторы экранного напряжения вряд ли применимы для хорошей стабилизации, на что ясно указывает спектрограмма, приведённая на Fig. 4.

Для отличной стабилизации экранного напряжения, которая позволит лампе работать с минимумом интермодуляции, следует использовать активные (компенсационные) стабилизаторы. Далее, следует отыскать разумно-достаточную по сложности схему стабилизатора (а также и самую простую), удовлетворяющую всем трём требованиям:

• Отличная стабилизация напряжения.
• Защита лампы и РА в аварийных ситуациях.
• “Дуги” и “прострелы” в лампах не должны повреждать стабилизатор.

Два или три транзистора, включенные по простой компенсационной (с обратной связью) схеме образуют эффективный параллельный стабилизатор напряжения, но, если уж идти этим путём, то, помоему, нужно идти до конца. С мощным биполярным или полевым МОП-транзистором в качестве исполнительного в схеме параллельного стабилизатора напряжения, управляемого операционным усилителем (ОУ), улучшение стабилизации просто огромно. Флуктуации напряжения, фон и шум сведены к уровню в несколько десятков милливольт (и это при напряжении 350...400 В !), что - больше, чем нужно для экранной сетки тетрода. Вам просто не нужно будет заботиться о стабилизации экранного напряжения.

Базовая схема параллельного стабилизатора взята у G4JZQ (см. список литературы). Регулирующим (шунтовым) элементом в нём является мощный полевой МОП-транзистор Q1, который питается нестабилизированным напряжением через резистор R1.

Затвор Q1 соединён с выходом ОУ U1 и управляется им. Часть выходного напряжения стабилизатора подаётся на неинвертирующий вход U1, а на инвертирующий вход подано стабильное опорное напряжение.

Чтобы проанализировать как работает схема стабилизатора допустим, что выходное напряжение стабилизатора по каким-либо причинам начинает расти.

Через делитель напряжения R2/R3 это скажется и на неинвертирующем входе ОУ U1, напряжение на котором возрастёт, что повлечёт за собой увеличение выходного напряжения ОУ и напряжения на, соединённом с ним, затворе Q1.

Это откроет Q1 сильнее, увеличившийся ток через этот транзистор уменьшит выходное напряжение стабилизатора. Точно то же, но с обратным знаком, произойдёт, если выходное напряжение стабилизатора “осмелится упасть”: Q1 призакроется и напряжение на выходе стабилизатора увеличится, причём, ровно на столько, чтобы поддержать выходное напряжение стабильным (устранить его изменение). Этот стабилизатор обладает глубокой обратной связью и обеспечивает стабилизацию в большом диапазоне частот токов нагрузки.

Обычный ОУ с внутренней коррекцией здесь непригоден: он будет самовозбуждаться. Простой выход из положения предложил G4JZQ, - использовать ОУ без коррекции (такой, например, как 748) с глубокой внешней коррекцией через цепочку R4C1. Если Вы не знаете, что это за ОУ такой - 748, так это просто Ваш старый знакомый 741 (140УД7), только без внутренней цепи коррекции. С2 “отвечает” за стабильность обратной связи в высокочастотной области, как С3 – в низкочастотной. Эта базовая схема стабилизатора хорошо зарекомендовала себя, имеет большой диапазон напряжений стабилизации, проверена во многих вариантах с биполярными, полевыми МОП- транзисторами и с использованием большего усиления в петле обратной связи, чем показано на схеме. В заключение, следует отметить, что регулирующий транзистор Q1 в с е г д а находится в открытом состоянии, которое требует присутствия на затворе Q1 напряжения примерно + 2 В. Так как напряжение на выходе U1 не опускается до этого значения при использовании однополярного питания, делитель напряжения R5/R6 позволяет U1 работать при более подходящем выходном напряжении + 4 В.

нём снижается. Максимальный ток, который можно получить от стабилизатора, без утери стабилизации напряжения, будет в ситуации, когда Q1 не проводит совсем (в точке запирания транзистора). Самый худший случай (самый тяжёлый режим) для Q1 наступает тогда, когда в цепи экранной сетки длительное время протекает отрицательный (обратный) ток, который увеличивает мощность, рассеиваемую на Q1, в силу того, что этот ток замыкается (стекает) на общий провод через транзистор, суммируясь с нормальным током стабилизации, протекающим через R1. Исходя из этого, максимальная рассеиваемая мощность на Q1 равна:

К счастью, не вся подсчитанная мощность может быть рассеяна только Q1, можно включить последовательно мощный резистор R7, чтобы разделить нагрузку. Но применение R7 сужает диапазон возможного изменения прямого и обратного токов экранной сетки, поэтому к применению R7 нужно отнестись серьёзно и тщательно подобрать его номинал (или, лучше, вовсе отказаться от применения R7, использовав в качестве Q1 транзистор с очень большой, - с запасом, допустимой максимальной мощностью рассеивания).

Эффект прострела объясняется как закорачивание источника высокого напряжения анодного питания через низкоомную электрическую “дугу” (с анода к общему (отрицательному) полюсу). Сила тока в “дуге” – значительна и эффект, производимый “дугой” во время “прострела” разрушителен. Когда тетрод “простреливается”, внутренняя “дуга” повреждает экранную сетку, а внешняя – контактные кольца, цоколь лампы, ламповую панель. Затем разрушительный “блуждающий” ток “крушит” и источник питания. Жизненно необходимо на время, исчисляемое микросекундами, защитить детали усилителя и “погасить дугу” как можно быстрее.

Если Вы интересуетесь вопросами анодно-экранного питания, то абсолютно важными являются следующие постулаты, которые, в большинстве своём, справедливы и для РА на триодах:

В высоковольтных источниках питания используйте последовательно включенный токоограничительный резистор. Для обычного, в таких случаях, источника питания с выходным напряжением 2...3 кВ фирма Eimac рекомендует применять резистор, ограничивающий импульс аварийного тока 40 амперами, другими словами, сопротивлением примерно 50 Ом. Этот резистор, на короткое время, исчисляемое миллисекундами, должен выдерживать полное напряжение анодного питания без образования внутренних искрений, “дуг” и т. п. Здесь больше подходят 50...100-ваттные резисторы с удлинённым корпусом.

Смонтируйте защиту от превышения напряжения на экранной сетке, включив между ней и катодом (общим проводом) варисторы или разрядники, например, фирмы Siemens. Когда “случится дуга”, эти детали пропустят через себя разрушительные токи, защитив лампу, развязывающий низковольтный конденсатор в цепи экранной сетки и блок питания. Варисторы и разрядники можно приобрести за несколько долларов, однако, они защищают лампы и панели к ним стоимостью в сотни долларов! Есть над чем задуматься.

Защита измерителей тока и напряжения в цепях высоковольтного напряжения, а также шины отрицательного полюса высокого напряжения от действия разрушительных токов - очень важны, но находятся за рамками настоящей статьи.

Защищайте источник экранного напряжения, но без риска для “здоровья” лампы.

На Fig. 7 показано несколько схем экранного питания, которые не обеспечивают эффективности работы и не защищают лампу от повреждений. Некоторые из них, похоже, были разработаны, исходя из распространённого убеждения, что при аварии лучше сохранить блок питания, чем лампу, или, что нужно выбирать что-либо одно, что “сердцу милее” - неверное утверждение, - в действительно хорошем устройстве должно быть защищено всё!

На Fig. 7a схема содержит слаботочный предохранитель.

А он ведь может и не сгореть и тогда... “дуга” бесстрастно поднимет экранное напряжение до уровня анодного.

Даже если лампа это и “переживёт”, то может “не выдержать” развязывающий конденсатор в цепи экранной сетки и его дорогостоящее окружение (может произойти взрыв).

Варистор или разрядник могут спасти ситуацию, но это - лишь “припарка” для изначально плохой схемы.

На Fig. 7b присутствуют от одного до нескольких диодов блокирующих (защищающих) полупроводниковые стабилитроны.

В нормальном режиме эта схема абсолютно не стабилизирует напряжение при обратном токе экранной сетки и, возможно, даже провоцирует “прострелы”. Если такой “прострел” случится, то, будет “жива” эта схема или нет, целиком будет зависеть от наличия высоковольтного разрядника.

Схема на Fig. 7c более чувствительна к перегрузкам, чем предыдущие. Здесь в схеме опознавания аварийного тока экранной сетки используется небольшое реле, но оно медленно срабатывает, а активное и реактивное сопротивления его обмотки вносят свои значительные негативные коррективы в динамический импеданс источника экранного напряжения.

На Fig. 7d показана схема применения в цепи экранной сетки антипаразитного резистора сопротивлением 100 Ом. Эта схема, по-видимому, просто срисована с аналогичной, применявшейся в годы, когда в моде были усилители класса С. К сожалению, падение напряжения на резисторе ухудшает стабилизацию экранного напряжения. Как сказано дальше, очень просто превратить этот резистор в демпфирующий дроссель с минимальным падением напряжения.

Измерение тока экранной сетки в тетродах важно, по той простой причине, что это - самый надёжный индикатор настройки и контроля в усилителе. Вдобавок к визуальному контролю тока экранной сетки, полезно использовать измеритель как электронный датчик режима аварии в РА. Электронные схемы реагируют на неисправность намного быстрее, чем Вы себе можете представить.

На Fig. 8 представлена схема контроля тока экранной сетки с помощью оптопары и может работать при любом напряжении. Мостовой выпрямитель BR1 позволяет схеме реагировать как на прямой, так и на обратный ток экранной сетки, а внешние резисторы и стабилитрон D1 предназначены для защины оптопары при “прострелах” и к. з. Как и реле перегрузки на Fig. 7c оптоэлектронный датчик тока создаёт значительное падение напряжения, но это не имеет значения, если схема включена в петлю обратной связи стабилизатора напряжения. Оптопара передаёт сигнал, соответствующий величине тока экранной сетки в схему управления усилителем, где он может быть использован соответствующим образом,например, для управления небольшим исполнительным тиристором как показано на Fig. 8. Рабочая точка переключателя стабилизирована стабилизатором U2 и устанавливается подстроечным резистором RV1. При номиналах деталей, указанных на схеме, точку срабатывания защиты можно устанавливать для тока экранной сетки в пределах +/- 20...+/- 40 мА.

Ну, вот, мы и подготовились к тому,чтобы взглянуть на схемы практических конструкций стабилизаторов экранного напряжения. На Fig. 9 приведена полностью работоспособная версия с Fig. 6, которая, к тому же, содержит датчик тока с Fig. 8. С номиналами деталей, указанными на схеме, выходное напряжение может быть установлено в пределах 350...400 В. Выходное напряжение определяется опорным напряжением 12 В с выхода U2, которое сравнивается с частью выходного, подаваемого с RV1. R14 - балластный (и защитный) резистор в цепи нестабилизированного напряжения, которое должно быть, по крайней мере, на 30...40 В выше стабилизированного выходного.

Измеритель тока экранной сетки должен обеспечивать измерение как прямого, так и обратного тока в её цепи и ток утечки через R4 в 10 мА, который показывает обычный измеритель с нулём в левой части шкалы будет показывать + 10 мА, тогда как ток собственно экранной сетки будет равен нулю. Это обстоятельство очень важно, так как Вы будете иметь возможность наблюдать изменение как прямого, так и обратного тока сетки, не применяя специальной измерительной головки с нулём в середине шкалы. Например, обычная головка 0...20 мА позволит точно измерять токи от - 10 мА до + 10 мА. И ничего, ток через R4 имеет не такое значение, которое бы Вам хотелось, можно просто подвернуть стрелку регулировочным винтом при включенном экранном напряжении и отсутствии тока экранной сетки. Менее желательным является то обстоятельство, что шкала тока экранной сетки является асимметричной. Например, с помощью BR1 датчик тока установлен на +/- 25 мА, 10 мА тока утечки через R4 означают, что прибором можно измерять реальные токи экранной сетки от - 35 до + 15 мА. На практике, это – не проблема, потому, что в нормальном режиме работы рассеиваемая мощность на экранной сетке тетрода никогда не приближается к предельной. Как показано на Fig. 10, для защиты лампы, Вы можете устанавливать пределы изменения тока асимметрично.

На практике варисторы обеспечивают защиту от повторяющихся “прострелов”. Вместо варисторов, Вы с успехом можете применять газонаполненные разрядники, например, фирмы Siemens, с соответствующими напряжениями пробоя, это - дело вкуса и доступности.

Во время “прострела” импульс тока, возвращающийся через общий провод к VDR2, может достигать значения в 30...40 А и ограничен только величиной сопротивления резистора в “плюсовой” шине питания. Если такой ток пройдёт по тонкой “земляной” шине низковольтной “начинки” усилителя, то падение напряжения на ней, может вызвать выход деталей из строя, - с таким явлением (“ударом по земляной шине”) я столкнулся, изготавливая более ранний прототип стабилизатора. Поскольку ток возвращается по шасси к VDR2, для всей схемы должна быть общая “земляная” шина, как указано на Fig. 9.

С вышеописанными мерами безопасности и с важным, во всех случаях, ограничивающим резистором в "плюсовой" шине высоковольтного питания, этот источник "переживёт" повторяющиеся "прострелы" и короткие замыкания анодного питания через "дугу".

Схема на Fig. 9 предназначена, в основном, для включения тетрода с общим (“заземлённым”) катодом, потому, что использует 24-вольтовый источник питания реле для питания ОУ (U3) и источника опорного напряжения (U2). Имеется ещё много конфигураций питания постоянным током тетродных усилителей, использующих подачу “раскачки в катод” и различные способы гальванического и радиочастотного заземления управляющей и экранной сеток, но они требуют “плавающего” источника экранного напряжения.

Разумное решение проблемы приведено на Fig. 11, опять, спасибо G4JZQ, который “занял” энергию для питания U2 и U3 у “самого” источника экранного питания. Q2, D6 и D7 образуют простой параллельный стабилизатор для питания двух микросхем, а регулирующий транзистор Q1 формирует шину питания + 30 В. Через согласующий по уровню делитель R20/R21 выход U2 подключен к затвору Q1. Чтобы получить “плавающий” (двухполярный) выход, у этой схемы имеется общая шина, вместо общего “отрицательного” шасси, как на Fig. 9.

Чтобы избежать разрушительного действия токов на отрицательной шине и в низковольтной части РА, все соединения “общего” провода должны быть сведены в одну общую точку, как показано на схеме.

Что касается Fig. 9 , то эта версия источника питания показала себя высокоэффективной и её прототипы используются в Европе многие годы. Стабилизаторы экранного напряжения на Fig. 9 и Fig. 11 разработаны на выходное напряжение 350...400 В, - этот диапазон напряжений подходит для большинства современных металлокерамических тетродов, используемых радиолюбителями в классе АВ1 или АВ2, включая все лампы серий 4СХ250. 4СХ350, 4СХ400, 4СХ800 и 4СХ1600. Наиболее выгодный режим каждой лампы, в отдельности, может быть подобран согласно прилагаемой к ней технической документации. Для ламп 4СХ1000 и 4СХ1500, которым, возможно, необходимо экранное напряжение в диапазоне 300...350 В, R6 следует увеличить до 16...18 кОм. С соответствующими изменениями эта же схема может работать до 1000 В, напряжения, которое является практически предельным для доступных мощных полевых МОП-транзисторов.

Всегда существовало мнение, что тетроды сложнее триодов. Может быть схема РА на тетродах немного сложнее, чем хотелось бы... Но я дал объяснение и обоснование некоторым сложностям, а Вы уж сами выбирайте, а заодно и избавитесь от распространённых ошибок. Вы только попробуйте сделать такой усилитель и наступит эра качества Вашего эфирного сигнала, безопасной безаварийной работы и умиротворённость на всё время работы с РА.

Я благодарен Джону Нельсону, GW4FRX и Мелвину Ноаксу, G4JZQ за предоставленный блок питания для тетродов и измерительную аппаратуру, которые позволили мне начать эксперименты, а также GW4FRX за предоставленные результаты исследования РА на интермодуляцию (Fig. 4). Большое спасибо Марку Манделькерну, К5АМ, Биллу Сабину, W0IYH и Тому Рочу (Рауху), W8JI за советы при подготовке текста для печати на территории США.